(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動化装置（１）の妨害源を認識する方法であって、自動化装置（１）がデータバス（３）を介して互いに結合される多数の入−出力モジュール（２）を持ち、これらの入−出力モジュール（２）の少なくとも１つが無線データ通信用無線入−出力モジュール（６）として構成され、この少なくとも１つの無線入−出力モジュール（６）が、無線データ伝送用伝送チャネルの有効性を常に反復して検査し、伝送チャネル系列の有効性をチャネルリスト（ＣＬ）に記憶するものにおいて、
少なくとも１つ無線入−出力モジュール（６）のチャネルリスト（ＣＬ）に現在記憶されているチャネルの有効性を読出し、
このチャネル系列の有効性を、若干数の異なる妨害源のために記憶されている若干数の妨害源チャネルパターン（ＣＰ）の数と比較し、
チャネル系列の有効性により規定されるチャネルパターンが、記憶されている妨害源チャネルパターン（ＣＰ）に対して所定の最小類似性を持っている時、妨害源を認識する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
記憶されている妨害源チャネルパターン（ＣＰ）に関係する既知の妨害源種類から１つの妨害源の種類を求めることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
無線入−出力モジュール（６）のそれぞれの周波数帯域にあるスペクトル妨害出力に基いて無線入−出力モジュール（６）により、論理伝送チャネルを評価し、周波数帯の個々のチャネルを、２進符号化により妨害されないチャネル又は妨害されるチャネルとして特徴づけ、１つの周波数帯のチャネルのビット符号化により規定されるチャネルパターンを、記憶されている妨害源チャネルパターン（ＣＰ）と比較するため、データバス（３）を介して入−出力モジュール（２）に接続されている妨害源認識装置へ伝送することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
妨害されるチャネルの経過に基いて、妨害源の種類を認識することを特徴とする、請求項１〜３の１つに記載の方法。
【請求項５】
順次に隣接して連続的に妨害されるチャネル系列の周波数帯域幅に基いて、妨害源の種類を認識することを特徴とする、請求項１〜４の１つに記載の方法。
【請求項６】
妨害源認識装置（９）であって、比較装置（１２）、データメモリ（１１）及びデータバス通信装置（１０）を持ち、この通信装置（１０）がデータバス（３）を介して自動化装置（１）の無線入−出力モジュール（６）とデータ通信するようになっているものにおいて、データバス通信装置（１０）が、更に接続される無線入−出力モジュール（６）のチャネルリスト（ＣＬ）に現在記憶されて無線データ伝送用伝送チャネルの有効性を特徴づけるチャネルパターンを読出すように構成され、比較装置（１２）が、チャネル系列の有効性を、若干数の異なる妨害源のために記憶されている若干数の妨害源チャネルパターン（ＣＰ）と比較し、チャネル系列の有効性により規定されるチャネルパターンが、記憶されている妨害源チャネルパターン（ＣＰ）の１つに対する所定の最小類似性を持っている時、比較装置（１２）が妨害源を認識するように構成されていることを特徴とする、妨害源認識装置。
【請求項７】
比較装置（１２）が、更に記憶されている妨害源チャネルパターン（ＣＰ）に関係する既知の妨害源の種類から、１つの妨害源の種類を求めるように構成されていることを特徴とする、請求項６に記載の妨害源認識装置。
【請求項８】
比較装置（１２）がビット符号化されたチャネルパターンと比較するように構成され、周波数帯域に対する個々のチャネルが、ビット符号化により、妨害されないチャネル又は妨害されるチャネルとして特徴づけられ、１つのチャネルの妨害が、それぞれの周波数帯域におけるスペクトル妨害出力により決定されることを特徴とする、請求項６又は７に記載の妨害源認識装置。
【請求項９】
比較装置（１２）が、妨害されるチャネルのスペクトル経過に基いて、１つの妨害源の種類を認識するように構成されていることを特徴とする、請求項６〜８の１つに記載の妨害源認識装置。
【請求項１０】
比較装置（１２）が、互いに隣接して設けられて連続的に妨害されるチャネル系列の周波数帯域幅に基いて、１つの妨害源の種類を認識するように構成されていることを特徴とする、請求項６〜９の１つに記載の妨害源認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、自動化装置の妨害源を認識する方法であって、自動化装置がデータバスを介して互いに結合される多数の入−出力モジュールを持ち、これらの入−出力モジュールの少なくとも１つが無線データ通信用無線入−出力モジュールとして構成され、この少なくとも１つの無線入−出力モジュールが、無線データ伝送用伝送チャネルの有効性を常に反復して検査し、伝送チャネル系列の有効性をチャネルリストに記憶するものに関する。【０００２】  更に本発明は妨害源認識装置であって、比較装置、データメモリ及びデータバス通信装置を持ち、この通信装置がデータバスを介して自動化装置の無線入−出力モジュールとデータ通信するようになっているものに関する。
【背景技術】
【０００３】  フィールドバスを介して多数の入−出力モジュールが互いに結合されている従来の自動化装置は、しばしば無線データ通信用の無線入−出力モジュールも含んでいる。例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６００９９７９号明細書に記載されているこの工業的無線解決策は、しばしば消費者分野からの標準技術に基いている。古典的な標準技術は、ＩＥＥＥ８０２．１５．１（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ）及びＩＥＥＥ８０２．１１（ＷＬＡＮ）及び特に２．４ＧＨｚ−ＩＳＮ周波数帯域におけるようにそれぞれの周波数範囲で動作する別の適当な技術である。それに応じて無線システムが小さい距離で互いに通信する場合、これらのシステムが相互に妨害することがある。無線データ通信は、工業自動化装置において、特に次の理由から問題である。なぜならば、これに並行してＷＬＡＮ無線回路網を設けることができ、更にＰＤＡ，ノートブック等、携帯電話等、２．４５ＧＨｚ−ＩＳＮ−周波数帯域を持つ無線技術のようなモジュール消費者機器を統合したからである。無線入−出力モジュールを持つ工業自動化装置の作動のために、伝送の信頼性を減少することなく同じ周波数範囲で異なる無線解決策の並行作動が可能であるか否かの問題の解明が重要である。これは、例えばそれぞれ１つの無線回路網によるＩＳＮ周波数帯域の一部の独占的利用によって保証可能である。従って工業無線解決策の使用者にとって、周波数スペクトルの教示についての知識を得ることは重要である。それにより一方では妨害の影響を知ることができ、他方では共存する無線解決策を無意識に妨害するのを避けることができる。従って既に工業無線解決の設置段階中に、可能性のある妨害源を早期に認識して、それに対して適切な手段を反応させることが必要である。このような手段は、たとえば他の周波数チャネルの設定、送信機及び受信機の設置位置の変化、又は方向性を持つアンテナの使用である。【０００４】  欧州特許第１４４９３９７号明細書は、無線通信システムにおける妨害測定方法を開示しており、搬送波がないか否かが監視される。干渉測定により１つのチャネルを妨害の少ないチャネルにより代えることによって、異なる無線システムの相互妨害が回避される。干渉により妨害されるチャネルは、連続的又はほぼ連側的な干渉測定により検出される。【０００５】  欧州特許出願公開第１７１７９９７号明細書は、同じ周波数帯域にある別の装置により近接無線回路網における妨害を少なくする方法を開示している。ブルートゥース回路網の干渉により妨害されるチャネルは、データ伝送により排除され、残っているチャネルがチャネル制御により複数のブルートゥース回路網に分割される妨害の認識は、干渉を検出して干渉をチャネル制御器へ伝送するチャネル測定装置により行われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  従って本発明の課題は、自動化装置にいずれにせよ存在する機能性妨害源を利用して、自動化装置の妨害源をできるだけ少ない費用で認識できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  この課題を解決するため本発明によれば、妨害源認識装置であって、比較装置、データメモリ及びデータバス通信装置を持ち、この通信装置がデータバスを介して自動化装置の無線入−出力モジュールとデータ通信するようになっている。【０００８】  従って伝送チャネル系列の有効性を、データバスを介して自動化装置に互いに回路網化されている無線入−出力モジュールから読出すことによって、少なくとも１つの関心ある周波数帯域のチャネルリストに含まれる有効性について無線入−出力モジュールにおいていずれにせよ利用可能な情報を利用することが提案される。読出される少なくとも１つのチャネルリストに含まれる情報は、既知の妨害源の特別な妨害源チャネルパターンとの比較を行うことによって、評価される。読出されるチャネルリストにおいて特有なチャネルパターンと記憶されているチャネルリストとの所定の最小類似性が得られると、類似な妨害源チャネルパターンに関係する妨害源を推論することができる。【０００９】  この方法は、所定の周波数帯域において、利用可能な妨害のないチャネルにおいてのみデータ伝送を行うため、無線データ通信のための標準技術が、いずれにせよ一般にチャネルの有効性測定を行うことを利用している。例えば２．４５ＧＨｚ−ＩＳＭ−周波数帯域にある他の活動妨害源の干渉を少なくするブルートゥース技術は、いわゆる“低速周波数ホッピングスペクトル拡散”（ＳＦＨＳＳ）法を利用する。この場合２．４５ＧＨｚ−ＩＳＭ−周波数帯域は、１ＭＨｚの帯域幅を持つ７９の論理チャネルに分割される。それぞれ１つのデータパケットを伝送するため、もっぱら１つの論理チャネルが利用される。それから擬似ランダムに、他のチャネルが７９の可能なチャネルから計算され、次のデータパケットの伝送のために使用される。その点で、共存する無線可決策の間のデータパケット衝突が起こるか又は他の活動妨害源が干渉する確率が減少される。【００１０】  仕様Ｖ１．２から、ブルートゥース技術は適応周波数ホッピング法を利用し、２．４５ＧＨｚ  ＩＳＭ−周波数帯域にあるスペクトル妨害出力に基いて、論理チャネルが活動データ交換中に評価される。７９のチャネルの１つ又は複数において妨害が認識される場合、ブルートゥースシステムにより、少なくとも１つの妨害されたチャネルが周波数ホッピング列から排除される。その場合通信は残っているチャネルで続行される。利用可能なチャネルの現在の状態は、ブルートゥーストランシーバから標準化された“ホストコントローラインタフェース”（ＨＣＩ）を介して問い合わせ可能である。このためＨＣＩ指令“読出し＿ＡＦＨ＿チャネル＿アップ”が利用され、ビットマスクの形でチャネル妨害の存在を指示することができる。ビット位置にある２進“０”は、現在活動妨害影響を受けておりかつ通信のためフェードアウトされた（利用不可能な）チャネルを通報する。これに反し２進“１”は、チャネルが妨害されてないことを示す。【００１１】  従ってブルートゥース技術から公知のように、データ通信のための個々のチャネルをフェードアウトするだけでないことによって、２．４５ＧＨｚ−ＩＳＭ−周波数帯域の７９のチャネル用のこのようなビットマスクをチャネルリストとして利用することができる。むしろ妨害源が存在する場合、ビットマスク（チャネルリスト）は、妨害源を認識する本発明の教示により評価される特有のビットパターンを持っている。【００１２】  従って活動妨害源を確認するのみならず妨害源の種類も推論することが可能である。そのために既知の妨害源種類−チャネルパターンが保管されているので、チャネルリストパターンと保管されている妨害源チャネルパターンとがある程度類似していると、妨害源チャネルパターンに関係する妨害源種類を推論することができる。【００１３】  自動化装置の無線入−出力モジュールによる論理伝送チャネルの評価は、なるべく無線入−出力モジュールのそれぞれの周波数帯域にあるスペクトル妨害出力に基いて行われる。無線入−出力モジュールが例えばブルートゥース標準による無線データ通信を行う場合、２．４５ＧＨｚ−ＩＳＭ−周波数帯域にあるスペクトル妨害出力が評価される。その場合周波数帯域の個々のチャネルは、ビット符号化により妨害されるチャネル又は妨害されたチャネルとして特徴づけられ、１つの周波数帯域のチャネルのこのビット符号化が、チャネルパターンとして、無線入−出力モジュールを介して接続されている妨害源認識装置へ伝送される。妨害源認識装置において、少なくとも１つのチャネルパターン、なるべく自動化装置に存在する複数の無線入−出力モジュールの多数のチャネルパターンが評価される。【００１４】  妨害されるチャネルの経過に基いて、妨害源の種類を認識することができる。妨害源のスペクトルの特有な経過は、例えば互いに隣接しない特定の周波数帯域における妨害出力により特徴づけることができる。【００１５】  妨害源の種類の認識は、互いに隣接して連続的に妨害されるチャネル系列の周波数帯域幅に基いて行うことができる。例えば連続的に妨害される３ＭＨｚの幅を持つ周波数範囲はＩＥＥＥ８０２．１５．４  Ｏ−ＱＰＳＫに基く無線システムを推論させる。これに反しＩＥＥＥ８０２．１１  Ｂ／ＧによるＷＬＡＮ無線システムは、約２０ＭＨｚの幅のスペクトルが関係せしめられる妨害を発生する。【００１６】  これに反しマイクロ波システムは、２つのスペクトル信号成分により、それぞれ約１０ＭＨｚの帯域幅を特徴づけることができる。従ってそれは特有のスペクトル経過を持っている。【００１７】  更に本発明の課題は、改善された妨害源確認装置を提供し、それにより安価に勝つ簡単に、自動化装置における妨害源の確認を行うことができるようにすることである。この課題は、最初にあげた種類の妨害源確認装置により、次のようにすることによって解決される。即ちデータバス通信装置が、更に接続される無線入−出力モジュールのチャネルリストに現在記憶されて無線データ伝送用伝送チャネルの有効性を特徴づけるチャネルパターンを読出すように構成され、比較装置が、チャネル系列の有効性を、若干数の異なる妨害源のために記憶されている若干数の妨害源チャネルパターンと比較し、チャネル系列の有効性により規定されるチャネルパターンが、記憶されている妨害源チャネルパターンの１つに対する所定の最小類似性を持っている時、比較装置が妨害源を認識するように構成されている。【００１８】  有利な実施形態は従属請求項に記載されている。【００１９】  本発明が、図面を持つ実施例に基いて以下に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】  図１に示す自動化装置１は、公知のように、データバス３を介して互いに配線されている多数の入−出力モジュール２ａ，２ｂ．．．２ｎを持っている。入−出力モジュール２ａ，２ｂ．．．２ｎの系列は、フィールドバスカプラ４を介してフィールドバス５に接続されて、このフィールドバス５を上位の中央制御装置６に接続する。【００２１】  自動化装置１は、こうしてフィールドバスカプラ４と入−出力モジュール２ａ，２ｂ．．．２ｎの１，２，３又はそれ以上の組合わせを持つことができる。フィールドバスカプラ４と入−出力モジュール２ａ，２ｂ．．．２ｎのこのような系列は、例えば互いに隣接してシルクハットレール上に載置される。【００２２】  入−出力モジュール２ａ，２ｂ．．．２ｎの選択は、無線データ通信のために構成され、中央制御装置としてそれぞれ特殊な無線入−出力モジュール６を形成し、この無線入−出力モジュール６が、送−受信装置７及びアンテナ８により、無線を介して自動化装置１の他の加入者と通信する。【００２３】  自動化装置１は更に中央制御装置６に統合可能であるか又はデータバス３又はフィールドバス５に接続可能な別個の妨害源確認モジュールとすることができる妨害源認識装置９を持っている。【００２４】  妨害源認識装置９は、インタフェース及びデータバス３，５を介して自動化装置１の無線入−出力モジュール６とデータ通信するインタフェース制御器を有するデータバス通信装置１０を持っている。更に妨害源認識装置９は、既知の妨害源の特有な妨害源チャネルパターンを記憶するデータメモリ１１を持っている。妨害源認識装置９の比較装置１２はデータメモリ１１及びデータバス通信装置１０にアクセスして、一方ではデータメモリ１１から記憶されている妨害源チャネルパターンを読出し、他方では接続されている無線入−出力モジュール６からチャネルリストＣＬを読出して、互いに比較する。無線入−出力モジュール６から読出されるチャネルリストＣＬは、周波数帯域の伝送チャネル系列の有効性についての情報を含んでいる。周波数帯域の個々のチャネルは、妨害されないか又は妨害されるチャネルとしてのビット符号化により特徴づけられている。【００２５】  読出されるチャネルリストＣＬのビット符号化により形成されるパターンと記憶されている妨害源チャネルパターンとの比較に基いて、比較装置１２により、余分な技術的費用及びハードウェアを必要とすることなく、自動化装置の周囲における妨害源の存在及びその種類が推論される。【００２６】  むしろ無線入−出力モジュール６においていずれにせよ利用可能なチャネルの有効性についての情報が利用される。１つの周波数帯域のチャネル系列のビット符号化が特定の妨害源に対して特有なパターンを取るという事実が、妨害弦の存在及び種類の認識のために使用される。【００２７】  図２は、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇによるＷＬＡＮ無線システムの特有なスペクトルのグラフの概要を示す。２．４ＧＨｚ−ＩＳＭ−周波数帯域におけるこのようなＷＬＡＮ無線信号は、約２０ＭＨｚの帯域幅の周波数帯域範囲を持っている。関係するチャネルリストＣＬ又は妨害源チャネルパターンＣＰは、各チャネルが２進符号化されているビットのパ��ーンを含んでいる。値“０”の１つは、利用されないチャネルを通報し、即ちチャネルは現在活動妨害の影響を受けており、通信のためにフェードアウトされた。これに反し値“１”は、チャネルが妨害されていないことを示す。【００２８】  このようなＷＬＡＮ無線システムにおいて、特有なやり方で約２０の順次に続くビット位置は、値“０”を割当てられている。この特有の妨害源チャネルパターンＣＰに基いて、今や１つの無線入−出力モジュール６から読出されるビット系列と比較して、自動化装置の周囲に１つのＷＬＡＮ無線システムの存在が認識される。【００２９】  図３は、マイクロ波システムにとって特有なグラフ及び妨害源チャネルパターンＣＰを示す。典型的にマイクロ波システムは、２．４５ＭＨｚの中心周波数がそれぞれ１０ＭＨｚの帯域幅の２つの信号成分により特徴づけられるスペクトルを持っている。別の妨害源が別の特有な信号経過を持つマイクロ波発生をまねることも考えられる。【００３０】  マイクロ波発生の実施例のスペクトルにおいて、約１０ＭＨｚの帯域幅にあって互いに隣接する２つの周波数帯域における信号レベルが、著しく高い信号レベルを持つことがわかる。【００３１】  図４は、２．４ＧＨｚのＩＳＭ−周波数範囲にあるＩＥＥＥ  ８０２．１５．４  ０−ＱＰＳＫ信号のスペクトルのグラフの概要と、関係する妨害源チャネルパターンＣＰとを示している。信号が約３ＭＨｚの帯域幅で約６５ｄＢ以上の信号レベルを持っていることが明らかである。【００３２】  同様に多数の妨害源に対して、妨害源から発生される信号及び関係する２進妨害源チャネルパターンＣＰの特有のスペクトルを求めて、読出されるチャネルリストＣＬのビット符号化と比較するために利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】  自動化装置の妨害源認識装置のブロックダイヤグラムを示す。
【図２】  ＷＬＡＮ妨害源の特有なスペクトルお呼びビットパターンを示す。
【図３】  マイクロ波妨害源のスペクトル及びビットパターンを示す。
【図４】  Ｏ−ＱＰＳＫ妨害源のスペクトル及び周波数パターンを示す。
【符号の説明】
【００３４】  １          自動化装置
２          入−出力モジュール
６          無線入−出力モジュール（中央制御装置）
９          妨害源認識装置９
１０        通信装置
１２        比較装置
【図１】
0005305197.tif 000002
【図２】
0005305197.tif 000003
【図３】
0005305197.tif 000004
【図４】
0005305197.tif 000005